RU103935U1 - EARTH REMOTE SENSING DEVICE USING THE MULTI-POSITION RADAR SYSTEM - Google Patents

EARTH REMOTE SENSING DEVICE USING THE MULTI-POSITION RADAR SYSTEM Download PDF

Info

Publication number
RU103935U1
RU103935U1 RU2009111512/09U RU2009111512U RU103935U1 RU 103935 U1 RU103935 U1 RU 103935U1 RU 2009111512/09 U RU2009111512/09 U RU 2009111512/09U RU 2009111512 U RU2009111512 U RU 2009111512U RU 103935 U1 RU103935 U1 RU 103935U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
earth
signals
antenna
board
vla
Prior art date
Application number
RU2009111512/09U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Филиппович Фатеев
Сергей Алексеевич Попов
Александр Владимирович Ксендзук
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Межгосударственная Акционерная Корпорация "Вымпел"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Межгосударственная Акционерная Корпорация "Вымпел" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Межгосударственная Акционерная Корпорация "Вымпел"
Priority to RU2009111512/09U priority Critical patent/RU103935U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU103935U1 publication Critical patent/RU103935U1/en

Links

Abstract

Устройство дистанционного зондирования Земли при помощи многопозиционных радиолокационных систем, содержащее передающую позицию, включающую передатчики ортогональных зондирующих сигналов, и приемную позицию, расположенную на борту воздушного летательного аппарата (ВЛА), содержащую слабонаправленную антенну и антенную систему, формирующую М независимых неперекрывающихся лучей диаграммы направленности, диаграммы направленности слабонаправленной антенны и антенной системы ориентированы в сторону передатчиков передающей позиции и земной поверхности соответственно, антенная система подключена соответственно к приемникам отраженных навигационных сигналов, выходами соединенные с формирователями последовательности значений мощности указанных сигналов, выходами соединенными с формирователями полных радиоизображений, выходами соединенными с первым входом устройства визуализации текущих радиоизображений, со вторыми, третьими и четвертыми входами которого соединены выход бортового устройства хранения цифровой карты местности, бортового датчика высоты полета, тангажа и крена ВЛА, и навигационной аппаратуры потребителя, ко входу которой подключена слабонаправленная антенна, выходы устройств визуализации текущих радиоизображений соединены со входами средства радиосвязи. A device for remote sensing of the Earth using multi-position radar systems, containing a transmitting position, including transmitters of orthogonal sounding signals, and a receiving position, located on board an airborne aircraft (VLA), containing a weakly directional antenna and an antenna system that forms M independent non-overlapping radiation patterns directivity of a weakly directed antenna and antenna system are oriented towards transmitters of the transmitting position and of the earth’s surface, respectively, the antenna system is connected respectively to the receivers of the reflected navigation signals, the outputs connected to the formers of the sequence of power values of the indicated signals, the outputs connected to the formers of the complete radio images, the outputs connected to the first input of the visualization of the current radio images, with the second, third and fourth inputs of which are connected output of the on-board storage device for a digital terrain map, on-board flight altitude sensor, pitch and roll of VLA, and consumer navigation equipment, to the input of which a weakly directional antenna is connected, the outputs of the visualization devices for the current radio images are connected to the inputs of the radio communication equipment.

Description

Полезная модель относится к области радиолокации и может быть использована в системах дистанционного зондирования Земли с мобильных носителей.The utility model relates to the field of radar and can be used in remote sensing systems of the Earth from mobile carriers.

Известен способ и устройство дистанционного зондирования Земли с помощью авиационной многопозиционной радиолокационной системы с синтезированной апертурой (МП РСА) (см. Радиолокационные станции обзора Земли /под ред. Г.С.Кондратенкова. - М.: Радио и связь, 1983, 272., стр.), использующий одну приемо-передающую и две приемные позиции. Такие МП РСА используются на практике, однако они не обладают оперативностью съемки, поскольку для получения изображения участка местности необходимо, во-первых, записать радиоголограмму отраженного сигнала, во-вторых, доставить ее пункт обработки и, в-третьих, синтезировать радиоизображение. Поэтому такие МП РСА не используются для оперативного обзора поверхности Земли.A known method and device for remote sensing of the Earth using an aviation multi-position radar system with a synthesized aperture (MP SAR) (see Radar stations for Earth survey / edited by G.S. Kondratenkov. - M .: Radio and communications, 1983, 272., page), using one transceiver and two receiving positions. Such MEA SARs are used in practice, however, they do not have the speed of shooting, since in order to obtain an image of a site, it is necessary, firstly, to record the radio hologram of the reflected signal, secondly, to deliver its processing point and, thirdly, to synthesize the radio image. Therefore, such MP SARs are not used for an operational survey of the Earth's surface.

Наиболее близким по своей сущности к заявляемой полезной модели (прототипом) следует считать устройство дистанционного зондирования Земли, описанное в патенте №2278398 с приоритетом от 06 июля 2004 г. (авторы Сахно И.В., Фатеев В.Ф.). Устройство включает N передающих и одну приемную позицию и осуществляет следующие операции:The closest in essence to the claimed utility model (prototype) should be considered the device for remote sensing of the Earth described in patent No. 2278398 with priority dated July 6, 2004 (authors Sakhno I.V., Fateev V.F.). The device includes N transmitters and one receiving position and performs the following operations:

1. С борта N передающих позиций (ПРД) излучают N независимых ортогональных сигналов S1....SN.1. N independent orthogonal signals S 1 .... S N are emitted from the board of N transmitting positions (Rx).

2. Ориентируют диаграммы направленности (ДН) всех N передающих позиций на заданный участок земной поверхности.2. Oriented radiation patterns (NAM) of all N transmitting positions on a given plot of the earth's surface.

3. Диаграмму направленности первой приемной антенны направляют в сторону заданного участка земной поверхности, а ДН второй слабонаправленной приемной антенны ориентируют по направлению на N передающих позиций.3. The radiation pattern of the first receiving antenna is directed toward a given portion of the earth’s surface, and the beam patterns of the second weakly directed receiving antenna are oriented in the direction of N transmitting positions.

4. На борту приемной позиции при помощи антенны, ориентированной в направлении заданного участка земной поверхности, принимают N ортогональных сигналов отраженных от наблюдаемого участка земной поверхности.4. On board the receiving position using the antenna, oriented in the direction of a given section of the earth's surface, N orthogonal signals are received reflected from the observed portion of the earth's surface.

5. На борту приемной позиции при помощи антенны, ориентированной по направлению на передающие позиции, принимают N ортогональных сигналов прямого распространения S1ПР......SNПР, непосредственно поступающих с N передающих позиций.5. On board the receiving position, with the help of an antenna oriented towards the transmitting positions, N direct orthogonal signals of direct propagation S 1PR ... S NPR are received directly from the N transmitting positions.

6. Из сигналов распространения выделяют информацию о состоянии каждого передатчика и его носителя, а также о состоянии среды распространения.6. From propagation signals allocate information about the status of each transmitter and its carrier, as well as the state of the propagation medium.

7. На борту приемной позиции для каждой пары из соответствующих друг другу N прямых и отраженных сигналов записывают N радиолокационных голограмм, соответствующих N различным ракурсам облучения наблюдаемого участка земной поверхности каждым из носителей передатчика.7. On board the receiving position for each pair of N direct and reflected signals corresponding to each other, N radar holograms are recorded corresponding to N different angles of irradiation of the observed portion of the earth's surface by each of the transmitter carriers.

8. На борту приемной позиции синтезируют одновременно N раз-норакурсных радиолокационных изображений (РЛИ) наблюдаемого участка земной поверхности.8. On board the receiving position, N different angular radar images (RLI) of the observed area of the earth’s surface are simultaneously synthesized.

9. Производят совместный анализ набора из N разноракурсных РЛИ.9. Perform a joint analysis of a set of N different radar images.

Данное устройство обладает низкой оперативностью получения радиоизображений местности, поскольку операции 7 (запись голо грамм), 8 (синтез радиоизображений) и 9 (анализ радиоизображений) требуют значительного времени. При современном уровне развития бортовой вычислительной техники при использовании сигналов космических навигационных систем ГЛОНАСС и GPS задержка в получении радиоизображений достигает десятков минут, а все устройство обработки является очень сложным и обладает большими габаритами, весом и энергопотреблением. По этой причине использование рассматриваемого устройства для оперативного контроля участков Земли с борта малогабаритных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) затруднительно в силу больших габаритов и энергопотребления устройства и неэффективно в силу невозможности наблюдения Земли в реальном масштабе времени.This device has a low efficiency of receiving radio images of the area, since operations 7 (recording holograms), 8 (synthesis of radio images) and 9 (analysis of radio images) require considerable time. With the current level of development of on-board computers using signals from the GLONASS and GPS space navigation systems, the delay in receiving radio images reaches tens of minutes, and the entire processing device is very complex and has large dimensions, weight and power consumption. For this reason, the use of the device in question for the operational monitoring of land from aboard small-sized unmanned aerial vehicles (UAVs) is difficult due to the large size and power consumption of the device and inefficient due to the inability to observe the Earth in real time.

Технический результат полезной модели заключается в повышении оперативности получения радиоизображений подстилающей поверхности Земли и упрощении устройства.The technical result of the utility model is to increase the efficiency of obtaining radio images of the underlying surface of the Earth and simplify the device.

Устройство дистанционного зондирования Земли содержит передающую позицию, включающую передатчики ортогональных зондирующих сигналов, и приемную позицию, расположенную на борту воздушного летательного аппарата, содержащую слабонаправленную антенну и антенную систему, формирующую М независимых неперекрывающихся лучей диаграммы направленности. Диаграммы направленности слабонаправленной антенны и антенной системы ориентированы в сторону передатчиков передающей позиции и земной поверхности соответственно. Антенная система подключена соответственно к приемникам отраженных навигационных сигналов, выходами соединенные с формирователями последовательности значений мощности указанных сигналов, выходами соединенными с формирователями полных радиоизображений, выходами соединенными с первым входом устройства визуализации текущих радиоизображений, со вторыми, третьими и четвертыми входами которого соединены выход бортового устройства хранения цифровой карты местности, бортового датчика высоты полета, тангажа и крена ВЛА, и навигационной аппаратуры потребителя, ко входу которой подключена слабонаправленная антенна, выходы устройства визуализации текущих радиоизображений соединены со входом средства радиосвязи.The Earth remote sensing device comprises a transmitting position, including transmitters of orthogonal sounding signals, and a receiving position, located on board the aircraft, containing a weakly directional antenna and an antenna system that forms M independent non-overlapping radiation patterns. The directional patterns of a weakly directed antenna and antenna system are oriented towards the transmitters of the transmitting position and the earth's surface, respectively. The antenna system is connected respectively to the receivers of the reflected navigation signals, the outputs connected to the formers of the sequence of power values of the indicated signals, the outputs connected to the formers of the complete radio images, the outputs connected to the first input of the visualization of the current radio images, with the second, third and fourth inputs of which the output of the onboard storage device is connected digital terrain map, on-board flight altitude sensor, pitch and roll of VLA, and navigation consumer equipment, to the input of which a weakly directional antenna is connected, the outputs of the visualization device for the current radio images are connected to the input of the radio communication means.

Перечень операций, которые осуществляет устройство, отличается от прототипа и заключается в следующем:The list of operations that the device performs differs from the prototype and consists in the following:

1. С борта N передающих позиций передатчики (ПРД) излучают N независимых навигационных ортогональных зондирующих сигналов S1....SN.1. From the board of N transmitting positions, transmitters (Rx) emit N independent navigation orthogonal sounding signals S 1 .... S N.

2. Ориентируют диаграммы направленности (ДН) всех N передающих позиций на заданный участок земной поверхности.2. Oriented radiation patterns (NAM) of all N transmitting positions on a given plot of the earth's surface.

3. В слабонаправленной антенне каждой приемной позиции формируют один или несколько лучей диаграммы направленности и направляют их в сторону передающих позиций.3. In the weakly directed antenna of each receiving position, one or more beams of the radiation pattern are formed and directed towards the transmitting positions.

4. В антенных системе приемных позиций формируют М независимых неперекрывающихся лучей диаграммы направленности и направляют их в сторону наблюдаемого участка земной поверхности.4. In the antenna system of the receiving positions, M independent non-overlapping rays of the radiation pattern are formed and directed towards the observed portion of the earth's surface.

5. На борту приемной позиции при помощи лучей, ориентированных на передающие позиции, принимают N ортогональных зондирующих сигналов прямого распространения непосредственно от N передающих позиций.5. On board the receiving position using the rays oriented to the transmitting position, receive N orthogonal sounding signals of direct propagation directly from N transmitting positions.

6. Из ортогональных зондирующих сигналов прямого распространения выделяют информацию о состоянии каждого передатчика и его носителя, а также о среде распространения.6. Of the orthogonal sounding signals of direct propagation allocate information about the status of each transmitter and its carrier, as well as the distribution environment.

7. Отраженные от участков земной поверхности навигационные ортогональные зондирующие сигналы N передающих позиций принимают на приемной позиции по М независимым приемным лучам на М независимых приемников (по одному на каждый луч).7. Navigation orthogonal sounding signals of N transmitting positions reflected from sections of the earth's surface receive at a receiving position on M independent receiving beams on M independent receivers (one for each beam).

8. В каждом приемнике измеряют время прихода отраженных ортогональных зондирующих сигналов от последовательности m элементарных участков земной поверхности, «накрытых» соответствующим приемным лучом.8. In each receiver, the arrival time of the reflected orthogonal sounding signals is measured. from a sequence of m elementary sections of the earth’s surface “covered” by the corresponding receiving beam.

9. На выходе каждого приемника формируют последовательность значений мощности отраженных сигналов Sотр1-N всех N передающих позиций для каждого m-го элементарного участка, и суммируют эти мощности с учетом информации о состоянии каждого передатчика, его носителя и среде распространения.9. At the output of each receiver, a sequence of values of the power of the reflected signals S neg1-N of all N transmitting positions for each m-th elementary section is formed, and these powers are summed up taking into account information about the state of each transmitter, its carrier and the propagation medium.

11. Формируют огибающую радиояркости элементарных участков земной поверхности. Для этого результаты суммирования мощности принимаемых отраженных сигналов выстраивают на временной оси по времени прихода отраженных сигналов: от наиболее раннего до наиболее позднего.11. Form the envelope of the radio brightness of elementary sections of the earth's surface. To do this, the results of summing the power of the received reflected signals are arranged on the time axis according to the time of arrival of the reflected signals: from the earliest to the latest.

12. Огибающую радиояркости подают на систему временной развертки устройства визуализации, проводят анализ результатов радиолокационного наблюдения участка земной поверхности, выделяя самую яркую точку и определяют координаты цели (объекта), путем совмещения радиоизображения с цифровой картой местности.12. The envelope of the radio brightness is fed to the time-sweep system of the visualization device, an analysis of the results of radar observation of a plot of the earth's surface is carried out, highlighting the brightest point and determining the coordinates of the target (object) by combining the radio image with a digital map of the area.

Устройство дистанционного зондирования Земли при помощи многопозиционной радиолокационной системы (РЛС) на основе сигналов спутниковых систем навигации ГЛОНАСС, GPS, GALILEO, поясняется чертежами.A device for remote sensing of the Earth using a multi-position radar system (radar) based on signals from satellite navigation systems GLONASS, GPS, GALILEO, is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена схема устройства, получения радиолокационного изображения земной поверхности при помощи многопозиционной РЛСFigure 1 presents a diagram of a device for obtaining a radar image of the earth's surface using a multi-position radar

На фиг.2 показано расположение ДН относительно земной поверхности и приемной позицииFigure 2 shows the location of the beam relative to the earth's surface and the receiving position

На фиг.3 показаны диаграммы мощности отраженных от элементарных участков земной поверхности сигналовFigure 3 shows the power diagrams of signals reflected from elementary sections of the earth's surface

На фиг.4 показано радиоизображение участка земной поверхностиFigure 4 shows a radio image of a plot of the earth's surface

На фиг.5 показана схема определения границ следа ДН На чертежах введены следующие обозначения:Figure 5 shows a diagram for determining the boundaries of the trail of the pathway. In the drawings, the following notation:

1 - передающие позиции в виде навигационных космических аппаратов (НКА) спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС, GPS, GALILEO, с передатчиками, излучающими навигационные ортогональные зондирующие сигналы S1, S2..SN, где N - число одновременно видимых КА в данной точке земной поверхности;1 - transmitting positions in the form of navigation spacecraft (NSC) of the GLONASS, GPS, GALILEO satellite navigation systems, with transmitters emitting orthogonal navigation sounding signals S 1 , S 2 ..S N , where N is the number of spacecraft simultaneously visible at a given point on the earth surface;

2 - борт воздушного летательного аппарата (ВЛА) - приемная позиция;2 - board an airborne aircraft (VLA) - receiving position;

3, 4 - участки земной поверхности, облучаемые навигационными ортогональными зондирующими сигналами S1…SN;3, 4 - sections of the earth's surface irradiated by navigation orthogonal sounding signals S 1 ... S N ;

5 - слабонаправленная антенна для приема сигналов прямого распространения (опорных сигналов) S1ПР…SNПР непосредственно от НКА;5 - weakly directional antenna for receiving direct propagation signals (reference signals) S 1PR ... S NPR directly from the satellite ;

6, 7 - антенная система ВЛА, например, в виде антенн бокового обзора, для приема отраженных от элементов отражения сигналов S1oтp…SNотр слева и справа от фюзеляжа;6, 7 - VLA antenna system, for example, in the form of side-view antennas, for receiving signals S 1otr ... S Notr to the left and right of the fuselage reflected from the reflection elements;

8, 9 - неперекрывающиеся лучи диаграммы направленности антенн бокового обзора 6 и 7, направленные в обе стороны от фюзеляжа на участки 4 и 3 соответственно;8, 9 - non-overlapping beams of the directional antennas of the side view 6 and 7, directed to both sides of the fuselage in sections 4 and 3, respectively;

10 - навигационная аппаратура потребителя (НАП) систем ГЛОНАСС, GPS, GALILEO, определяющая координаты, скорость и курс ВЛА;10 - consumer navigation equipment (NAP) of GLONASS, GPS, GALILEO systems, determining the coordinates, speed and course of VLA;

11 - бортовой датчик высоты полета, тангажа и крена ВЛА;11 - on-board sensor for flight altitude, pitch and roll of VLA;

12 - бортовое устройство хранения цифровой карты местности (ЦКМ), над которой перемещается ВЛА;12 - on-board storage device for digital terrain maps (CCM), over which the VLA moves;

131, 132 - приемники отраженных навигационных сигналов S1oтp…SNoтр, подключенные к антеннам бокового обзора 6 и 7 соответственно;13 1 , 13 2 - receivers of reflected navigation signals S 1otr ... S Notr connected to the side-view antennas 6 and 7, respectively;

141, 142 - формирователь последовательности значений мощности сигналов, отраженных от элементарных участников m земной поверхности, (формирователи элементарных строк радиоизображений);14 1 , 14 2 - shaper of the sequence of power values of signals reflected from elementary participants m of the earth's surface (shapers of elementary strings of radio images);

151, 152 - формирователи полных радиоизображений, соответствующих обеим антеннам бокового обзора;15 1 , 15 2 - shapers of complete radio images corresponding to both antennas of the side view;

161, 162 - устройство визуализации текущих радиоизображений;16 1 , 16 2 - device for visualization of current radio images;

17 - средство радиосвязи для оперативной передачи текущего радиоизображения на пункт приема;17 - radio communication means for the operational transmission of the current radio image to the receiving point;

18 - антенна радиосвязи;18 - radio antenna;

19 - бортовое устройство хранения шкалы времени.19 is an on-board timeline storage device.

Устройство включает в себя передающие позиции 1 и приемную позицию 2, которая размещается на борту воздушного летательного аппарата. Передающие позиции включают в себя передатчики ортогональных зондирующих сигналов. В качестве передающих позиций используются навигационные космические аппараты (НКА) 11, 12, 1N спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС, GPS, GALILEO, которые движутся по орбитам высотой около 20 тысяч километров над Землей. Передатчики излучают в сторону земной поверхности зондирующие сигналы в виде широкополосных шумоподобных сигналов в диапазонах f1=1,5 ГГц и f2=1,2 ГГц. В формировании радиоизображений на борту воздушного летательного аппарата (ВЛА) 2 участвуют все видимые НКА, число которых для ВЛА составляет 6-12 штук одновременно для каждой из систем (ГЛОНАСС, GPS, GALILEO).The device includes transmitting positions 1 and receiving position 2, which is located on board an aircraft. Transmitting positions include transmitters of orthogonal sounding signals. As the transmitting positions, navigation satellites (NSC) 1 1 , 1 2 , 1 N of the GLONASS, GPS, GALILEO satellite navigation systems, which travel in orbits about 20 thousand kilometers above the Earth, are used. The transmitters radiate probing signals toward the earth's surface in the form of broadband noise-like signals in the ranges f 1 = 1.5 GHz and f 2 = 1.2 GHz. In the formation of radio images on board an airborne aircraft (VLA) 2, all visible spacecraft are involved, the number of which for VLA is 6-12 pieces simultaneously for each of the systems (GLONASS, GPS, GALILEO).

В качестве ВЛА-носителя приемной аппаратуры может использоваться как пилотируемый, так и беспилотный аппарат (БПЛА) (самолет, вертолет, крылатая ракета, воздушный шар и т.д.)Both manned and unmanned aerial vehicles (UAVs) (aircraft, helicopter, cruise missile, balloon, etc.) can be used as a VLA carrier for receiving equipment.

Устройство функционирует следующим образом:The device operates as follows:

1. С борта передающих позиций (1), в качестве которых используются НКА систем ГЛОНАСС, GPS, GALILEO, передатчики в направлении Земли излучают N навигационных ортогональных зондирующих сигналов S1…SN в двух частотных диапазонных f1 и f2, которые облучают участки земной поверхности 3 и 4.1. From the board of the transmitting positions (1), which are used as GLAASS, GPS, GALILEO systems, the transmitters in the direction of the Earth emit N navigation orthogonal sounding signals S 1 ... S N in two frequency band f 1 and f 2 that irradiate sections Earth's surface 3 and 4.

2. Диаграммы направленности (ДН) антенн бокового обзора ВЛА 6 и 7 ориентируют в сторону поверхности Земли слева и справа от фюзеляжа ВЛА 2 (фиг.2 вид сзади), а диаграмму направленности слабонаправленной антенны 5 ориентируют по направлению в верхнюю полусферу пространства в сторону N видимых НКА. При этом ДН антенны 5 перекрывает верхнюю полусферу пространства (α=170÷180°), a неперекрывающиеся лучи 8 и 9 ДН антенн 6 и 7 «накрывают» участки поверхности 3 и 4 соответственно. По этим лучам отраженные сигналы S1oтp…SNотр (фиг.1, фиг.2) через антенны 6 и 7 направляют на вход приемников отраженных сигналов 131 и 132 соответственно, где их разделяют по номерам облучающих спутников.2. The directivity patterns (LH) of the VLA 6 and 7 side-view antennas are oriented toward the Earth’s surface to the left and right of the fuselage of the VLA 2 (back view of FIG. 2), and the directivity pattern of the weakly directed antenna 5 is oriented in the direction of the upper hemisphere of space toward N visible NKA. In this case, the antenna bottom 5 covers the upper hemisphere of space (α = 170 ÷ 180 °), and the non-overlapping rays 8 and 9 of the bottom antenna 6 and 7 “cover” surface areas 3 and 4, respectively. For these rays, the reflected signals S 1otr ... S Notr ( Fig.1 , Fig.2) through the antennas 6 and 7 are sent to the input of the receivers of the reflected signals 13 1 and 13 2, respectively, where they are separated by the numbers of the irradiating satellites.

3. На борту приемной позиции 2 при помощи антенны 5, ориентированной в верхнюю полусферу пространства и подключенного к ней НАЛ 10 принимают N ортогональных зондирующих сигналов прямого распространения S1пр…SNпр от передающих позиций 11-1N.3. On board the receiving position 2 using the antenna 5, oriented in the upper hemisphere of space and connected to it NAL 10 receive N orthogonal sounding signals of direct propagation S 1pr ... S Npr from the transmitting positions 1 1 -1 N.

4. Из сигналов прямого распространения в НАП 10 выделяют эфемеридную информацию о всех видимых НКА, синхронизируют бортовое устройство хранения шкалы времени 19 по временному сигналу НКА и определяют текущие координаты X, Y проекции ВЛА на поверхность Земли, скорость и курс ВЛА.4. Ephemeris information about all visible spacecraft is extracted from direct propagation signals in NAP 10, the on-board storage device of the time scale 19 is synchronized by the time signal of the spacecraft, and the current coordinates X, Y of the projection of the VLA on the Earth's surface, the speed and course of the VLA are determined.

5. С помощью датчика 11 определяют текущую высоту Н ВЛА, а также угол тангажа и угол крена β, которые влияют на положение лучей 8 и 9 ДН антенн бокового обзора 6 и 7 (фиг.2). По этим параметрам определяют размеры «накрываемых» лучами 8 и 9 участков земной поверхности 3 и 4. Размеры участков 3 и 4 равны, если ширина лучей 8 и 9 одинакова, а β=0.5. Using the sensor 11 determine the current height H VLA, as well as the pitch angle and roll angle β, which affect the position of the rays 8 and 9 of the bottom side antennas 6 and 7 (figure 2). Using these parameters, determine the sizes of the “covered” by the rays 8 and 9 sections of the earth’s surface 3 and 4. The sizes of the sections 3 and 4 are equal if the width of the rays 8 and 9 is the same, and β = 0.

6. В устройстве визуализации текущих радиоизображений 161 и 162 координаты середины цифровой карты местности (ЦКА) из бортового устройства хранения 12 согласуют с координатами ВЛА 2 X, Y, поступающими из НАП 10, а направления осей ЦКМ - согласуют с курсом ВЛА, поступающим с датчика 11.6. In the visualization device of the current radio images 16 1 and 16 2, the coordinates of the middle of the digital terrain map (CCA) from the on-board storage device 12 are coordinated with the coordinates of the VLA 2 X, Y coming from NAP 10, and the directions of the axes of the CCM are coordinated with the VLA course coming from sensor 11.

7. В формирователях 141 и 142 формируют последовательности значений мощности сигналов, отраженных от элементарных участков земной поверхности.7. In the shapers 14 1 and 14 2 form a sequence of values of the power of the signals reflected from elementary sections of the earth's surface.

Сущность этой операции поясним на примере правой антенны бокового обзора 9, луч которой накрывает участок местности 3 (фиг.3). Минимально разрешаемая длина δm элементарного участка земной поверхности m определяется длительностью элементарного сигнала τ0 псевдослучайной последовательности, формирующей сигналы S1-SN НКА: δm0с, где С - скорость света.The essence of this operation is illustrated by the example of the right side-view antenna 9, the beam of which covers a plot of terrain 3 (Fig. 3). The minimum resolved length δ m of an elementary portion of the earth’s surface m is determined by the duration of the elementary signal τ 0 of the pseudo-random sequence generating the signals S 1 -S N of the satellite: δ m = τ 0 s, where C is the speed of light.

Сигналы от передатчиков НКА S1, S2..SN одновременно отражаются от элементарного участка земной поверхности m. При этом мощности отраженных от этого участка сигналов составляют , . С выхода приемника 132 эти сигналы снимаются раздельно и поступают на формирователь 142. В формирователе 142 эти мощности суммируются и получают для одного элементарного участка m сумму мощностейThe signals from the transmitters NKA S 1 , S 2 ..S N are simultaneously reflected from the elementary portion of the earth's surface m. The power of the signals reflected from this section is , . From the output of the receiver 13 2 these signals are removed separately and fed to the shaper 14 2 . In the shaper 14 2 these powers are summed up and get the sum of powers for one elementary section m

Для всех элементарных участков вдоль следа диаграммы направленности 1з формируют последовательность значений суммарной мощности (фиг.3) как функцию текущей длины 13 следа ДН:For all elementary sections along the trace of the radiation pattern 1z, a sequence of values of the total power (Fig. 3) is formed as a function of the current length 1 3 of the DN trail:

которая представляет элементарную строку радиоизображения для момента времени tj. Эту строку записывают в память формирователя 142.which represents the elementary row of the radio image for time t j . This line is recorded in the memory of the shaper 14 2 .

В формирователе 141 аналогично формируют и записывают строку левого радиоизображения (для участка местности 4) как функцию текущей длины 144 следа ДН:In the shaper 14 1 similarly form and record the line of the left radio image (for a plot of terrain 4) as a function of the current length 14 4 traces of the daylight:

8. В формирователях 151 и 152 формируют и записывают радиоизображения R3, R4 участков местности как зависимость суммарной мощности отраженных сигналов от расстояния вдоль следа диаграммы направленности антенн 13, 14 и от времени t (фиг.4):8. In the shapers 15 1 and 15 2 form and record the radio images R 3 , R 4 of the terrain as a function of the total power of the reflected signals from the distance along the track of the antenna pattern 1 3 , 1 4 and time t (figure 4):

; ;

9. В устройствах 161, 162 выполняют визуализацию радиоизображений и совмещают их с цифровой картой местности из бортового устройства хранения ЦКМ 12.9. In the devices 16 1 , 16 2 carry out the visualization of radio images and combine them with a digital map of the area from the on-board storage device CCM 12.

Совмещение с ЦКМ производится по точкам: по координатам X, Y ВЛА и координатам границ следа ДН 9 на участке земной поверхности 3: и фиг.5).The combination with the CCM is made at the points: along the X, Y coordinates of the VLA and the coordinates of the boundaries of the DN 9 trace on the plot of the earth's surface 3: and figure 5).

Координаты границ следа определяются из формул:The coordinates of the boundaries of the trace are determined from the formulas:

; ;

, ,

где γ1 и γ2 - углы наклона границ ДН к вертикали,where γ 1 and γ 2 are the angles of inclination of the boundaries of the DN to the vertical,

Н - высота полета ВЛА.H - VLA flight altitude.

При наличии крена β координаты границ ДН определяются из формулIn the presence of a roll β, the coordinates of the boundaries of the MD are determined from the formulas

; ;

. .

После совмещения ЦКМ и полученных радиоизображений производят их анализ и определяют координаты целей на земной поверхности по их координатам на совмещенной ЦКМAfter combining the MSC and the received radio images, they are analyzed and the coordinates of the targets on the earth's surface are determined by their coordinates on the combined MSC

10. С помощью средства радиосвязи 17 и антенны радиосвязи 18 текущие радиоизображения, в случае необходимости, передают на пункт приема.10. Using the radio communication means 17 and the radio communication antenna 18, the current radio images, if necessary, are transmitted to the receiving point.

11. С помощью бортового устройства хранения шкалы времени 19 синхронизируют все устройства формирования радиоизображений. Устройство обладает следующими преимуществами11. Using the on-board storage device, the time scales 19 synchronize all radio imaging devices. The device has the following advantages.

1. Устройство получается значительно проще, нежели устройство прототипа, поскольку в его составе отсутствует устройство записи голограмм и синтезирования радиоизображений. Вес предлагаемого устройства и его энергопотребления в несколько раз меньше.1. The device is much simpler than the prototype device, since it does not contain a device for recording holograms and synthesizing radio images. The weight of the proposed device and its power consumption are several times less.

2. Устройство обеспечивает более высокую оперативность получения радиоизображения, характеризуемую задержкой при их получении в единицу времени. В прототипе, в силу необходимости синтезирования, задержка достигает десятков минут.2. The device provides a higher efficiency of receiving radio images, characterized by a delay in their receipt per unit time. In the prototype, due to the need for synthesis, the delay reaches tens of minutes.

3. Оценим разрешающую способность вдоль и поперек пути.3. Let us evaluate the resolution along and across the path.

Разрешающая способность вдоль пути определяется соотношениемThe resolution along the path is determined by the ratio

где λ -длина волны радиоизлучения;where λ is the wavelength of radio waves;

D прм - длина апертуры антенны, которая формирует ширину бокового луча;D PRM - the length of the aperture of the antenna, which forms the width of the side beam;

R - расстояние до цели.R is the distance to the target.

При λ=0,2 м (f=1, 5 ГГц),At λ = 0.2 m (f = 1.5 GHz),

D прм=2 м, R=500 м имеем δх=50 м.D prm = 2 m, R = 500 m, we have δx = 50 m.

С уменьшением высоты полета разрешающая способность возрастает.As the altitude decreases, the resolution increases.

Разрешающая способность поперек пути определяется, как отмечалось, длительностью элементарного сигнала псевдослучайной М-последовательности, формирующей навигационный сигнал: δ10с. Для δсистемы Глонасс τ0=0,2 мкс. Для GPS τ0=0,1 мкс.The resolution across the path is determined, as noted, by the duration of the elementary signal of the pseudo-random M-sequence forming the navigation signal: δ 1 = τ 0 s. For the δ Glonass system, τ 0 = 0.2 μs. For GPS, τ 0 = 0.1 μs.

Соответственно δ1глон=60 м, δ1GPS=30 м.Accordingly, δ 1glon = 60 m, δ 1GPS = 30 m.

Эти характеристики не хуже чем у прототипа.These characteristics are not worse than the prototype.

Устройство позволяет получить изображения целей, замаскированных по технологии «стеле». Это объясняется облучением целей сигналами спутников практически с разных сторон в режиме многопозиционной радиолокации.The device allows you to get images of targets disguised in the technology of "stele". This is due to irradiation of targets with satellite signals from almost different sides in the multi-position radar mode.

Устройство обеспечивают невосприимчивость радиолокатора к пассивной помехе типа уголковые отражатели, которая эффективна только в монолокации.The device provides radar immunity to passive interference such as corner reflectors, which is effective only in monolocation.

6 Способ и устройство допускают существенное увеличение отношения сигнал/шум при приеме отраженных от земли сигналов спутников. При использовании НАЛ, одновременно принимающих сигналы систем ГЛОНАСС GPS, GALILEO в двух частотных диапазонах f1=1,5 ГГц и f2=1,2 ГГц и при среднем числе видимых НКА каждой системы 10 штук получаем коэффициент увеличения отношения сигнал/шум до 60 (10×3×2). Предлагаемый способ целесообразно использовать на борту малогабаритных воздушных летательных аппаратов типа микросамолетов, беспилотных летательных аппаратов, дирижаблей, воздушных шаров.6 The method and device allow a significant increase in the signal-to-noise ratio when receiving satellite signals reflected from the ground. When using NAL, simultaneously receiving signals from GLONASS GPS, GALILEO systems in two frequency ranges f 1 = 1.5 GHz and f 2 = 1.2 GHz and with an average number of visible NS of each system of 10 pieces, we obtain a signal-to-noise ratio increase to 60 (10 × 3 × 2). The proposed method is advisable to use on board small-sized aircraft such as micro-aircraft, unmanned aerial vehicles, airships, balloons.

Claims (1)

Устройство дистанционного зондирования Земли при помощи многопозиционных радиолокационных систем, содержащее передающую позицию, включающую передатчики ортогональных зондирующих сигналов, и приемную позицию, расположенную на борту воздушного летательного аппарата (ВЛА), содержащую слабонаправленную антенну и антенную систему, формирующую М независимых неперекрывающихся лучей диаграммы направленности, диаграммы направленности слабонаправленной антенны и антенной системы ориентированы в сторону передатчиков передающей позиции и земной поверхности соответственно, антенная система подключена соответственно к приемникам отраженных навигационных сигналов, выходами соединенные с формирователями последовательности значений мощности указанных сигналов, выходами соединенными с формирователями полных радиоизображений, выходами соединенными с первым входом устройства визуализации текущих радиоизображений, со вторыми, третьими и четвертыми входами которого соединены выход бортового устройства хранения цифровой карты местности, бортового датчика высоты полета, тангажа и крена ВЛА, и навигационной аппаратуры потребителя, ко входу которой подключена слабонаправленная антенна, выходы устройств визуализации текущих радиоизображений соединены со входами средства радиосвязи.
Figure 00000001
A device for remote sensing of the Earth using multi-position radar systems, containing a transmitting position, including transmitters of orthogonal sounding signals, and a receiving position, located on board an airborne aircraft (VLA), containing a weakly directional antenna and an antenna system that forms M independent non-overlapping radiation patterns directivity of a weakly directed antenna and antenna system are oriented towards transmitters of the transmitting position and of the earth’s surface, respectively, the antenna system is connected respectively to the receivers of the reflected navigation signals, the outputs connected to the formers of the sequence of power values of the indicated signals, the outputs connected to the formers of the complete radio images, the outputs connected to the first input of the visualization of the current radio images, with the second, third and fourth inputs of which are connected output of the on-board storage device for a digital terrain map, on-board flight altitude sensor, pitch and roll of VLA, and consumer navigation equipment, to the input of which a weakly directional antenna is connected, the outputs of the imaging devices of the current radio images are connected to the inputs of the radio communication equipment.
Figure 00000001
RU2009111512/09U 2009-03-31 2009-03-31 EARTH REMOTE SENSING DEVICE USING THE MULTI-POSITION RADAR SYSTEM RU103935U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009111512/09U RU103935U1 (en) 2009-03-31 2009-03-31 EARTH REMOTE SENSING DEVICE USING THE MULTI-POSITION RADAR SYSTEM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009111512/09U RU103935U1 (en) 2009-03-31 2009-03-31 EARTH REMOTE SENSING DEVICE USING THE MULTI-POSITION RADAR SYSTEM

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU103935U1 true RU103935U1 (en) 2011-04-27

Family

ID=44731975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009111512/09U RU103935U1 (en) 2009-03-31 2009-03-31 EARTH REMOTE SENSING DEVICE USING THE MULTI-POSITION RADAR SYSTEM

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU103935U1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560082C2 (en) * 2014-01-09 2015-08-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Method for frontal earth surface aperture synthesis with exclusion of blind zones in front zone using multi-position radar system
RU2640291C1 (en) * 2016-09-30 2017-12-27 Андрей Ильич Беркут Device for radar sensing substrate surface
RU2730184C1 (en) * 2019-11-11 2020-08-19 Андрей Викторович Быков Multi-position radar system
RU2812669C1 (en) * 2023-08-31 2024-01-31 Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" Method and device for the earth's surface imaging by spacecraft with radar

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560082C2 (en) * 2014-01-09 2015-08-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Method for frontal earth surface aperture synthesis with exclusion of blind zones in front zone using multi-position radar system
RU2640291C1 (en) * 2016-09-30 2017-12-27 Андрей Ильич Беркут Device for radar sensing substrate surface
RU2730184C1 (en) * 2019-11-11 2020-08-19 Андрей Викторович Быков Multi-position radar system
RU2812669C1 (en) * 2023-08-31 2024-01-31 Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" Method and device for the earth's surface imaging by spacecraft with radar

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113126122B (en) Interference imaging altimeter and laser radar double-satellite accompanying marine observation method and system
CN107656253B (en) Electromagnetic vortex synthetic aperture radar echo signal simulation method and device
CN109188434B (en) SAR system based on frequency modulation continuous wave system and processing method thereof
Moreira et al. A drone-borne multiband DInSAR: Results and applications
CN101980048A (en) Antenna array forming technology-based ground-based radar system for space debris
Lu Design Technology of Synthetic Aperture Radar
CN107192992B (en) Radar calibration method, calibrator, radar device and system
Jezek et al. Two-frequency radar experiments for sounding glacier ice and mapping the topography of the glacier bed
Aher et al. Synthetic aperture radar in Indian remote sensing
Moreira et al. Drone-borne P-band single-pass InSAR
García-Fernández et al. Array-based ground penetrating synthetic aperture radar on board an unmanned aerial vehicle for enhanced buried threats detection
RU103935U1 (en) EARTH REMOTE SENSING DEVICE USING THE MULTI-POSITION RADAR SYSTEM
US10890659B2 (en) Light-weight radar system
Homer et al. Passive bistatic radar sensing with LEOS based transmitters
Borisenkov et al. Bistatic P-band SAR for spacecraft AIST-2
Jędrzejewski et al. Passive space object observation using LOFAR Radio Telescope and software-defined radio receiver
WO2010114413A1 (en) Method and device for remotely probing the earth with the aid of a multi-station radar system
RU2578168C1 (en) Global terrestrial-space detection system for air and space objects
KR20200105060A (en) Multi band aperture synthetic aperture radar system
RU2531255C1 (en) Airborne vehicle radar system
JP2011007572A (en) Split-beam sar
Klare et al. Evaluation and optimisation of configurations of a hybrid bistatic SAR experiment between TerraSAR-X and PAMIR
Gromek et al. Simultaneous Active and Passive SAR imaging–first results
Atkinson et al. Passive SAR satellite system (PASSAT): Ground trials
EA007941B1 (en) Mobile radar station of circular scan in meter band